Статья посвящена повышению уровня сейсмостойкости энергетических объектов при их строительстве в районах с высокой сейсмичностью. Объектом исследования является система двойной сейсмоизоляции фундамента турбоагрегата, предметом исследования – оптимизация параметров нижнего сейсмоизолирующего слоя за счёт варьирования количества вязких демпферов. Целью исследования явилось определение и расчетное обоснование оптимального числа вязких демпферов, обеспечивающих наибольшее снижение максимальных сейсмических осевых ускорений на отметке установки турбоагрегата при высокочастотных и низкочастотных сейсмических воздействиях. Основной метод исследования – проведение вычислительных экспериментов: динамические расчеты проводятся в программном комплексе Nastran методом прямого интегрирования уравнений движения с применением метода конечных элементов. Основным исследуемым критерием сейсмостойкости виброизолированного ФТА приняты величины максимальных сейсмических осевых ускорений на отметке установки турбоагрегата. В результате вычислительных экспериментов получено, что наибольшее снижение максимальных осевых ускорений при низкочастотном сейсмическом воздействии достигается при установке 160 демпферов (относительном затухании 40 % от критического). При высокочастотном сейсмическом воздействии требуется 60 демпферов (относительное затухание 15 % от критического). Окончательное число демпферов в слое сейсмоизоляции здания турбины для каждого проекта должно определяться из серии вариантных расчётов, учитывающих, множество факторов. Результаты исследования возможно применять для проектирования и расчетных обоснований систем сейсмоизоляции перспективных энергетических объектов таких как ТЭС и АЭС.
Введение. В связи с развитием высокоскоростного железнодорожного транспорта, автомобильных дорог высокой интенсивности с повышенной скоростью движения до 110 и 130 км в час и т. д. остро стоит потребность в снижении уровня вибраций на здания и сооружения различного назначения.
Цель. Приведены теоретические и экспериментальные исследования предложенного специального способа защиты при создании экрана из аэрированного грунта в промежутке между зоной техногенного динамического воздействия и существующими зданиями и сооружениями.
Материалы и методы. В теоретических исследованиях для лабораторного эксперимента была рассмотрена задача о распространении упругих волн в полубесконечном стержне, содержащем низкомодульную упругую вставку. Лабораторными опытами были проведены специальные исследования степени и стабильности аэрации грунтовой водонасыщенной среды для оценки модуля упругости аэрированного водонасыщенного грунта. В экспериментальных исследования на лабораторным стенде трамбовка сбрасывалась на водонасыщенный грунт, подготовленный в удлиненном баке, а ускорения колебаний грунта фиксировались датчиками. Для натурных условий теоретические исследования были проведены, с учётом затухания волн деформаций в аэрированном слое грунта, при взрывах зарядов в грунтах основания. Опытное апробирование исследованного способа было проведено для защиты жилого здания от интенсивной вибрации, вызываемой колебаниями железнодорожных путей при прохождении поездов.
Результаты. Даются основные рекомендации для практического применения данного предложения в гидротехническом, железнодорожном, автомобильном и других видах строительства.
Выводы. Повышение эффекта вибродинамической защиты зданий и сооружений от техногенных динамических воздействий может быть достигнуто при создании экрана из аэрированного грунта на пути распространения упругих волн. В теоретических исследованиях и экспериментальных лабораторных исследованиях получено снижение амплитуд смещений поверхностного слоя водонасыщенного грунта в 2–3 раза. Ожидается, что в натурных условиях, с учётом затухания волн деформаций в аэрированном слое грунта, ускорения колебаний грунта могут быть снижены в 6 – 15 раз. Опытное апробирование исследованного способа защиты показало его высокую эффективность.
Введение. Эффективность инвестиций в антисейсмическое усиление здания во многом определяется сейсмическим риском, при этом учет социального риска является важной частью оценки сейсмической опасности и подлежит серьезному анализу.
Цель. Дать оценку сейсмического риска и экономической эффективности антисейсмического усиления жилых зданий с учетом человеческих потерь и ситуационной сейсмичности на площадке строительства.
Материалы и методы. Для проведения исследований использована методика оценки рисков, предложенная Л. В. Канторовичем. Оценка риска выполнена с использованием известных в литературе платежных матриц и данных о повторяемости землетрясений в регионах с различной ситуационной сейсмичностью. В исследовании развит метод оценки человеческих потерь на основе экономических характеристик жилой застройки.
Результаты. Оценено соотношение социального и коммерческого сейсмического рисков. В условиях Российской Федерации социальный риск составляет около 5–10 % от экономического. Показано, что необходимая степень усиления зданий и сооружений для условий Российской Федерации в значительной степени определяется экономическими потерями.
Выводы. При увеличении страховых выплат за потерю жизни до 50 млн руб. социальные потери начинают определять степень антисейсмического усиления.
Введение. Понятие «эталонного грунта» не было формализовано изначально ни автором метода сейсмических жесткостей, ни позднее авторами модификаций этого же способа оценки сейсмической интенсивности за счет грунтовых условий. В то же время характеристики эталонного грунта определяют величину приращения сейсмической интенсивности, в свою очередь определяющей значение расчетной сейсмической интенсивности.
Целью статьи является обоснование понятия «эталонный грунт» и его актуализация в современных реалиях сейсмического микрорайонирования.
Материалы и методы. На основе изучения литературных источников определяются критерии к выбору эталонного грунта. Вместе с тем выявляются недостатки концепции эталонного грунта в методе сейсмических жесткостей. Вместо понятия «эталонный грунт» и реализации неоднозначной процедуры выбора эталонных грунтов предлагается ввести в практику термин «референтная толща», относительно которой и рассчитывается величина приращения сейсмической интенсивности.
Выводы. Показано, что величины сейсмических приращений, рассчитанные по способу эталонного грунта и по способу референтной толщи для одних и тех же моделей грунтовой толщи, имеют одинаковый тренд. При этом референтная толща выступает в роли репера, на котором «стыкуются» макросейсмические оценки сейсмической интенсивности и приращения сейсмической интенсивности на площадке изысканий.
Эффекты направленности излучения протяженных очагов крупных землетрясений известны сейсмологам давно, но лишь в последние десятилетия, с развитием плотных сетей сейсмических наблюдений, появляется представительный материал и возможность детального изучения этих эффектов.
С 2000-х годов сейсмологи находят свидетельства сверхбыстрого распространения трещин по разломам, приводящего к образованию ударных фронтов (конусов Маха) вследствие интерференции волн, излучаемых концом распространяющейся трещины: в приразломных зонах регистрируются высокие пиковые ускорения (PGA) и скорости (PGV).
В таких случаях в приразломных зонах возникают серьезные разрушения, связанные с воздействием на здания импульсов скорости большой амплитуды (на параллельных разлому составляющих), за которыми следуют воздействия другого типа, от замыкающих разрывов с субрелеевской скоростью, с доминированием нормальных разлому составляющих. Эффект двойного удара разрушает конструкции. Такие явления наблюдались при турецких землетрясениях 2023 г. Другой пример таких землетрясений – землетрясения в Кумамото в Японии 2016 г.
С конца 1990-х годов сейсмологи работают над включением эффектов направленности излучения протяженных очагов в процедуры вероятностного анализа сейсмической опасности (ВАСО) и в строительные нормы, однако к настоящему времени консенсус не достигнут, и прогресса в этой области можно ожидать лишь с накоплением достаточного количества данных наблюдений.
Издательство АСВ выпустило учебник для вузов «Железобетонные конструкции», состоящий из двух частей. Первая часть учебника «Расчет конструкций» содержит 388 страниц текста; вторая часть «Проектирование зданий и сооружений» – 380 страниц. Книга подготовлена коллективом авторов из организаций АО «ЦНИИПромзданий», НИУ МГСУ и РУТ (МИИТ).
Введение. Задача сочетания нескольких нагрузок является классической задачей теории принятия решений и в принципе не имеет однозначного решения. Выбор того или иного расчетного сочетания зависит от принятой целевой функции.
Методы. Для оценки коэффициентов сочетаний нагрузок в статье использованы 4 широко известных метода: корень из суммы квадратов, ограничение вероятности суммы, сумма равновероятных пар, метод Туркстры. Кроме того, автором предложен новый способ сочетания нагрузок – метод минимизации затрат на строительство и эксплуатацию от воздействия нескольких нагрузок.
Результаты и обсуждения. Результаты показывают, что большинство подходов позволяет сочетать не сами нагрузки, а факторы, вызванные этими нагрузками, например, усилия в элементах сооружения. При этом для разных элементов сочетания нагрузок будут различными.
Введение. Выполнен анализ зарубежных исследований сейсмостойкости каркасно-обшивных перегородок с каркасом из стальных холодногнутых оцинкованных профилей с каркасом из стальных холодногнутых оцинкованных профилей и панелями обшивок из листовых материалов на основе гипса. Показана актуальность исследования и обозначены проблемы нормирования, ограничивающие широкое распространение каркасно-обшивных перегородок в сейсмоопасных районах. Данная статья является первой из серии статей, посвященных исследованию сейсмостойкости каркасно-обшивных перегородок с каркасом из стальных холодногнутых оцинкованных профилей и панелями обшивок из листовых материалов.
Материалы и методы. Конструкции образцов были приняты исходя из поставленной цели и задач экспериментальных исследований и результатов выполненного обзора и анализа современной научно-технической, нормативной, методической литературы. За основу были приняты экспериментальные образцы, воспроизводящие наиболее распространенные конструктивные решения конструкций каркасно-обшивных перегородок, применяемых в практике строительства. Экспериментальные исследования, предусматривали испытания каркасно-обшивных перегородок с каркасом из стальных холодногнутых оцинкованных профилей, обшитых гипсокартонными панелями, при действии на них квазистатических знакопеременных циклических нагрузок, моделирующих сейсмические воздействия.
Результаты. В рамках настоящей работы проведены экспериментальные исследования сейсмостойкости каркасно-обшивных перегородок с каркасом из стальных холодногнутых оцинкованных профилей и панелями обшивок из листовых материалов на основе гипса. По результатам экспериментальных исследований определены разрушающие нагрузки, установлены схемы повреждения и разрушения образцов, определены предельные значения перекосов, а также установлен характер разрушения образцов при знакопеременных квазистатических нагрузках, моделирующих напряженно-деформированное состояние перегородки, возникающее при сейсмических воздействиях. Выводы. Результаты испытаний подтверждают сейсмостойкость испытанных конструкций каркасно-обшивных перегородок. Полученные данные могут быть использованы при разработке и актуализации нормативно-технических документов, а также при проектировании и возведении каркасно-обшивных перегородок с каркасом из стальных холодногнутых оцинкованных профилей и панелями обшивок из листовых материалов на основе гипса в сейсмических районах.
Введение. Необходимость возведения высотных зданий в условиях плотной городской застройки в 1960-х годах привела к внедрению новой конструктивной системы высотных зданий – ствольной. Одной из ее разновидностей является ствольно-подвесная конструктивная система, которая была воплощена во многих зданиях по всему миру. Кроме архитектурных достоинств здания ствольно-подвесного типа системой обладают рядом конструктивных особенностей, связанных со значительной податливостью несущих элементов. Данная особенность высотных зданий позволяет снизить сейсмическую нагрузку на их конструкции. Трудности, связанные с технической реализацией подвески перекрытий, а также методы расчета, не позволявшие отразить поведение подвесных конструкций при динамических воздействиях, препятствовали применению ствольно-подвесной системы при возведении высотных зданий в сейсмически активных районах. Другим подходом к обеспечению сейсмической защиты высотных зданий является устройство динамических гасителей колебаний. Это требует внедрения в конструкцию сооружения дополнительных массивных элементов, занимающих его внутреннее пространство. Подвесные конструкции в зданиях с несущим стволом потенциально могут выполнять роль элементов динамических гасителей колебаний. Современные методы расчета математических моделей и вычислительные комплексы позволяют проверить это предположение, так как они способны выполнять сложные задачи в области динамических линейных и нелинейных колебаний, в частности колебаний подвесных конструкций зданий. В данной статье представлено новое конструктивное решение ствольно-подвесного здания, а также дана оценка влияния инженерных параметров подвешенной части здания на его сейсмостойкость.
Материалы и методы. Для оценки эффективности предлагаемого конструктивного решения здания в условиях сейсмического воздействия проведено численное моделирование здания в программном комплексе ЛИРА во временной области в шаговой нелинейной постановке.
Результаты. Выявлено, что перемещения и ускорения ствольно-подвесного здания при землетрясении зависят от величины продольной жёсткости упругих связей и массы верхнего подвешенного блока этажей. Определены рациональные параметры подвешенных конструкций, позволяющие снизить колебания всего здания.
Выводы. Изменение массы подвешенных этажей и жёсткости связей между элементами ствольно-подвесного здания может привести к снижению перемещений и ускорений несущих конструкций, гашению колебаний системы. Дальнейшие исследования могут быть посвящены аналитическому определению оптимальных параметров подвешенных конструкций, обеспечивающих восприятие и рассеивание колебательной энергии сейсмического воздействия.
Введение. Северная климатическая зона занимает значительные территории Российской Федерации, которые на сегодняшний день являются весьма перспективными, так как обладают высоким потенциалом развития, ввиду богатых запасов полезных ископаемых, редких металлов и драгоценных камней. При обширном развитии добывающей отрасли на данных отдаленных территориях параллельно встает вопрос в возведении гражданских объектов, в состав которых входят общественные и жилые здания различного назначения, главной задачей которых является обеспечение надежных, безопасных и комфортных условий эксплуатации. Часть этой зоны, затрагивающей регионы Дальнего Востока, Западной и Восточной Сибири, находятся в сложных условиях, таких как совместное сочетание вечной мерзлоты и высокой сейсмической активности, балльность которой изменяется от 6 до 10 баллов. Именно поэтому данные территории диктуют особые требования и условия для проектирования и строительства, а также ставят перед инженерами сложные задачи, требующие нетривиальных подходов и решений.
Материалы и методы. Для оценки поведения гражданских зданий различных конструктивных решений в условиях совместного распространения многолетнемерзлых грунтов и сейсмических воздействий различного частотного состава проведено численное исследование с использованием метода прямого интегрирования уравнения движения во времени.
Результаты. В статье представлены результаты расчетных исследований гражданских зданий различных конструктивных решений в условиях совместного распространения многолетнемерзлых грунтов и сейсмических воздействий. Показано, что сейсмостойкость гражданских зданий с различными конструктивными решениями в условиях многолетнемерзлых грунтов и высокой сейсмичности существенно отличаются друг от друга. Это свидетельствует о необходимости детального обоснования принимаемых проектных решений гражданских зданий для рассматриваемых условий с учетом свойств многолетнемерзлых грунтов.
Введение. При сейсмическом районировании территории изысканий обязательным условием является определение сейсмической опасности. Она обусловлена максимально возможными сейсмическими воздействиями, выраженными в баллах макросейсмической шкалы интенсивности, а также в пиковых ускорениях грунтовой толщи и спектрах коэффициента динамичности.
Целью статьи является представление методики комплексной оценки сейсмичности на примере гидротехнических сооружений (ГТС) шламохранилища и выявление особенностей сейсмических характеристик грунтовой толщи.
Материалы и методы. Эти параметры учитываются при проектировании, строительстве и эксплуатации зданий и сооружений в сейсмически активных районах. Помимо этого, определяются доминирующие и резонансные частоты грунтовой толщи, необходимые при расчетах устойчивости конструкций и для отстраивания собственных частот колебаний проектируемого сооружения от имеющихся частот колебаний в грунтовой толще. Плотины и дамбы шламохранилищ (пульпохранилищ, хвостохранилищ) и/или другие объекты, размещаемые на территории шламохранилищ, как правило, относятся к гидротехническим сооружениям II, III и IV классов опасности.
Выводы. В работе представлены возможности комплексного подхода к сейсмическому микрорайонированию территории шламохранилища, который позволяет снизить риск недоучета факторов различного происхождения, влияющих на сейсмическую интенсивность при разных геологических условиях. В заключении авторы выделили ряд выводов, связанных с методикой и принципами проведения работ.
Введение. Статья посвящена обработке реальных сейсмических данных (уникального не-глубокого землетрясения), анализу результатов c целью исследования спектров воздействия и реакции осциллятора и сравнению их с результатами исследований глубокофокусного землетрясения.
Цель. Сопоставление и визуальное сравнение трехординатных графиков суммарных спек-тров глубокофокусного и неглубокого землетрясений для выявления характерных различий в их спектральных характеристиках.
Материалы и методы. Обработка акселерограмм проводилась с использованием про-грамм Microsoft Excel и SeismoSignal компании SeismoSoft. Суммарный спектр вычислял-ся по методу SRSS («квадратный корень из суммы квадратов»).
Результаты. Для каждого направления был построен спектр воздействия неглубокого землетрясения, а суммарный спектр вычислялся с использованием метода «квадратного корня из суммы квадратов» (SRSS). Спектр реакции системы с одной степенью свободы (осциллятор) был сопоставлен со спектром воздействия. Суммарные спектры реакции рассчитывались с использованием пяти различных методов, в результате чего был опре-делен наиболее подходящий. Построены и проанализированы трехординатные графики спектров воздействий и реакций глубокофокусного и неглубокого землетрясений по осям X, Y, Z и суммарные с огибающими воздействий и реакций.
Выводы. Из полученных результатов следует: суммарные огибающие спектров реакций обладают большей шириной по периодам по сравнению с огибающими спектров воздействий; глубокофокусное землетрясение имеет более высокие динамические коэффициенты, чем неглубокое; область огибающих суммарных спектров воздействий обоих типов землетрясений включает периоды, соответствующие собственным периодам гражданских многоэтажных зданий, что повышает вероятность резонанса.